Un multi stampabile

Un cambiamento radicale nel campo delle applicazioni di imaging potrebbe essere all’orizzonte dopo che i ricercatori di Exciton Science hanno dimostrato un percorso verso il rilevamento di raggi X multienergia con flessibilità e sensibilità significativamente migliorate.

Sviluppata da un team della Monash University, la tecnologia si basa su diodi stampabili elaborati in soluzione, realizzati utilizzando film sottili di perovskite, un componente più tipicamente associato ai dispositivi di energia solare di prossima generazione.

I risultati del lavorosono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Advanced Materials.

Il dottor Babar Shabbir, ricercatore senior di Exciton Science e primo autore dell’articolo, ha dichiarato: “Questi rilevatori a base di perovskite possono fornire tempi di risposta rapidi e offrire sensibilità elevate per consentire il rilevamento e l’imaging in tempo reale per scopi complessi, comprese le malattie. diagnosi, rilevamento di esplosivi e identificazione di contaminazioni alimentari”.

La maggior parte dei rilevatori di raggi X funziona in uno dei due diversi livelli di energia: duro o morbido. I raggi X duri vengono utilizzati per penetrare materiali densi come ossa o rocce, mentre i raggi X morbidi sono necessari per acquisire immagini in modo sicuro di materia vivente come tessuti e cellule.

Il rilevamento tipico della singola energia avviene nella regione dei raggi X duri compresa tra 10 e 100 kiloelettronvolt (KeV). Il rilevamento nella finestra morbida, nel frattempo, potrebbe richiedere livelli di energia inferiori a 1 KeV.

A volte, un rilevatore di raggi X deve essere in grado di funzionare su entrambi i livelli di energia. Ad esempio, durante la ricerca di tumori nel tessuto mammario.

I rilevatori di raggi X multienergia esistenti sono realizzati utilizzando silicio e selenio e, sebbene possano funzionare in entrambe le regioni, sono limitati nella sensibilità energetica e nella risoluzione spaziale.

Un’alternativa promettente e potenzialmente molto più efficace e versatile è emersa sotto forma di perovskiti agli alogenuri metallici.

Chiamati così per la loro struttura cristallina, i materiali perovskite sono poco costosi da creare e possono gestire efficacemente l’intensità di un raggio di raggi X mentre attraversa la materia, un processo noto come attenuazione dei raggi X.

È importante sottolineare che quando la perovskite viene fabbricata all’interno di un dispositivo a diodi, il processo di attenuazione dei raggi X induce la formazione di cariche che possono essere effettivamente raccolte per fornire una firma dell’energia dei raggi X e della sua intensità.

In questo nuovo lavoro, è stato dimostrato che i rilevatori di raggi X multienergia basati sulla perovskite possono operare in un ampio intervallo di energia da 0,1 Kev fino a decine di KeV, significativamente più ampio rispetto ai rilevatori di raggi X multienergia convenzionali esistenti.

Le precedenti dimostrazioni di dispositivi basati su perovskite erano limitate al rilevamento di raggi X duri e su piccola scala che andava dai millimetri ai centimetri.

Non solo è la prima volta che le perovskiti vengono utilizzate per il rilevamento di raggi X molli, ma il nuovo approccio è anche adatto per estendersi alle grandi aree necessarie per l’uso commerciale.

E poiché i rilevatori di perovskite saranno realizzati come una pellicola sottile, potrebbero essere combinati con substrati flessibili per sbloccare una nuova gamma di forme e dimensioni dei dispositivi.

Il professor Jacek Jasienyak della Monash University, ricercatore capo di Exciton Science e autore senior dell'articolo, ha dichiarato: “Questo lavoro dimostra che esiste un'estensione naturale delle perovskiti nei rilevatori di raggi X stampati. Dovrebbero essere più economici da realizzare e potrebbero anche comportare fattori di forma della pellicola modificati, dove è necessaria una flessibilità intrinseca. Apre il campo a una serie completamente nuova di domande su come utilizzare questi tipi di dispositivi”.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web dell'ARC Center of Excellence in Exciton Science